被动防火保护在事故减灾方便的应用

马斯克的SpaceX公司11月18日进行了举世瞩目的星舰第二次发射，第二飞的起飞推力达到了新的记录7600吨，但发射后却不见首飞那般的破坏场景。高达146米的集成式发射塔，依然岿然不动，以钢铁身躯傲视群雄，似乎并没有被发射时剧烈的火焰破坏，捕获臂、QD臂、发射台依然矗立，不仅经受住了最严酷考验，也不似星舰首飞后造成的一片狼藉。这主要归功于二次发射时发射台进行了主被动防火改进：经过发射台基座加固、新增水喷淋冷却系统、增设火焰偏转器等主、被动防火措施。

被动防火保护目的

化工企业生产、储存和运输可燃化学品的设施，由于其火灾后果的严重性，需要考虑被动防火措施。借鉴国外石油天然气行业做法，对潜在遭受严重火灾影响的工艺设备（如压力容器、管道、阀门等）必须具备被动防火保护性能（Passive Fire Protection，简称“PFP”），设置被动防火的目的：

• 被动防火的使用和设计是为了减缓火灾对暴露对象的加热效果，避免关键工艺设备、安全设施、重要结构支撑等在火灾中损毁而造成事故升级。
• 能够为应急处置争取足够长的时间，以便能够安全受控地关闭生产装置。

• 被动防火可以减缓甚至阻隔火灾的蔓延，推迟设备/建筑物关键支撑发生结构失效时间，使人员有更多时间逃生，也为外部消防救援争取时间。

在石油和天然气行业，被动防火保护主要考虑碳氢化合物池火和碳氢化合物喷射火这两种主要的火灾场景：

• 碳氢化合物池火：温度约为1100℃，热辐射通量可达到100 kW/m²以上。
• 碳氢化合物喷射火：温度可以超过1200ºC，热辐射通量可达到250kW/m²以上。

钢材的临界温度和达到该温度时在火中的暴露持续时间，是被动防火需要考虑的两个主要因素。被动防火材料主要包括充填降低温升介质、外防护防火铠装、防火涂层等，能够有效延长被保护设施耐火性能。

需要考虑被动防火的工程阶段

• 工程设计阶段：此阶段进行被动防火保护分析效果、经济性最佳，其火灾分析结果还可应用于设施布局优化等方面。

• 在役生产装置：在役生产装置在之前的工程设计阶段没有开展被动防火保护分析的，对于防火涂层一般三年需要做一次检验，五年需要全部更新，工程成本较高，可考虑开展具体被动防火分析降低成本；对于运行时间较长的老旧设施，由于腐蚀、事故等原因，重要设备、安全设施或结构支撑等部位的火灾耐受性能有所降低，需要适当提高被动防火保护要求。

• 改扩建/变更：设备设施的变化、工艺变化都会影响原区域的火灾后果，通过火灾分析，可以兼顾新老设施火灾相互影响，经济合理的设置被动防火保护。

国内外标准规范没有对具体设备提出被动防火要求，一般按照工艺设施火灾危险区域划分对该区域设备进行防火设计，这种防火设计的局限性体现在以下两个方面：

• 火灾后果被低估，比如一些高压、高危险介质工艺设施以及空间布局密集或受环境风影响，其火灾热辐射通量和影响范围大于火区数值，导致关键设备/结构支撑没有得到有效的防火保护；
• 火灾后果被高估，比如火区内仅有少量火灾危险性工艺设备，其火灾影响后果和范围较小，按火区划分，火灾低风险影响区域设施设置被动防火保护，导致不必要的经济投入。

而现在通过安全分析可以更好的实现这一目标，能够较好的在安全和经济性中找到平衡点。通过先进的分析软件如CFD软件和有限元分析工具，计算火灾热辐射值及结构响应等数值，内容主要包括：

• 火灾危险源和敏感目标识别：包括识别可燃物质、关键设备、安全关键设施、重要支撑和可能的火灾场景等；
• 火灾热辐射载荷计算：包括火灾的热辐射值和持续时间；
• 结构响应计算：应用有限元软件计算火灾影响下的设备设施、结构支撑等火灾持续时间内最大温升，如果结构响应计算得到的火灾敏感目标温升超过了最大容许温升，则需要采取热辐射防护措施；
• 确定被动防火保护措施：包括确定被动防火保护具体目标对象区域、耐火性能要求等。